بیوالکتریکی، جریانی که بین سلول‌های ما می‌گذرد، برای توانایی ما در فکر کردن، صحبت کردن و راه رفتن ضروری است.
علاوه بر این، شواهد فزاینده‌ای وجود دارد که ثبت و تغییر میدان‌های بیوالکتریک سلول‌ها و بافت‌ها نقش حیاتی در بهبود زخم و حتی در مبارزه بالقوه با بیماری‌هایی مانند سرطان و بیماری‌های قلبی دارد.
اکنون، برای اولین بار، محققان دانشکده مهندسی USC Viterbi یک دستگاه مولکولی ساخته اند که می تواند هر دو را انجام دهد: ضبط و دستکاری میدان بیوالکتریک اطراف.
دستگاه مثلثی شکل از دو مولکول کوچک و متصل تشکیل شده است - بسیار کوچکتر از یک ویروس و از نظر قطر شبیه به یک رشته DNA.
این یک ماده کاملاً جدید برای "خواندن و نوشتن" میدان الکتریکی بدون آسیب رساندن به سلول ها و بافت های مجاور است. هر یک از دو مولکول متصل شده توسط یک زنجیره کوتاه از اتم‌های کربن عملکرد جداگانه خود را دارند: یک مولکول به عنوان یک "حسگر" یا آشکارساز عمل می‌کند که میدان الکتریکی محلی را هنگام تحریک نور قرمز اندازه‌گیری می‌کند. مولکول دوم، "تغییر کننده"، هنگامی که در معرض نور آبی قرار می گیرد، الکترون های بیشتری تولید می کند. به طور خاص، هر تابع مستقل از طول موج های مختلف نور کنترل می شود.
اگرچه برای استفاده انسان در نظر گرفته نشده است، اما دستگاه آلی تا حدی در داخل و خارج غشای سلولی برای آزمایش‌های آزمایشگاهی باقی می‌ماند.
اثر منتشر شده در مجله شیمی مواد، توسط استادان USC Viterbi آندریا آرمانی و ریهان کاپادیا اداره می شد. نویسندگان برجسته عبارتند از Yingmu Zhang، یک همکار فوق دکتری در گروه Mork مهندسی شیمی و علوم مواد. و Jinghan He، Ph.D. کاندیدای دپارتمان شیمی در USC. از نویسندگان همکار می توان به پاتریک ساریس، عضو فوق دکتری در USC Viterbi اشاره کرد. و Hyun Uk Chae و Subrata Das، Ph.D. کاندیدای گروه مهندسی برق و کامپیوتر مینگ هسیه. آزمایشگاه آرمانی مسئول ایجاد مولکول آلی جدید بود، در حالی که آزمایشگاه کاپادیا نقشی کلیدی در آزمایش میزان کارآمدی "تغییر کننده" الکتریسیته تولید می کند که توسط نور فعال می شود.
از آنجایی که مولکول گزارشگر را می توان در بافت وارد کرد، این توانایی را دارد که میدان های الکتریکی را به صورت غیر تهاجمی اندازه گیری کند و یک تصویر سه بعدی فوق العاده سریع و با وضوح بالا از شبکه های عصبی ارائه دهد. این ممکن است برای سایر محققانی که اثرات داروهای جدید یا تغییرات در شرایطی مانند فشار و اکسیژن را آزمایش می کنند، بسیار مهم باشد. برخلاف بسیاری از ابزارهای قبلی، این کار را بدون آسیب رساندن به سلول ها یا بافت های سالم یا نیاز به دستکاری ژنتیکی در سیستم انجام می دهد.
آرمانی، کرسی مهندسی شیمی و علم مواد ری ایران، گفت: «این عامل تصویربرداری چند منظوره اکنون با میکروسکوپ‌های موجود سازگار است، بنابراین به طیف وسیعی از محققان - از زیست‌شناسی گرفته تا علوم اعصاب گرفته تا فیزیولوژی - اجازه می‌دهد تا سؤال کنند. سوالات در مورد سیستم های بیولوژیکی و پاسخ آنها به محرک های مختلف: داروها و عوامل محیطی. مرزهای جدید بی پایان هستند."
علاوه بر این، مولکول اصلاح‌کننده، با تغییر میدان الکتریکی نزدیک سلول‌ها، می‌تواند به دقت به یک نقطه آسیب برساند و به محققان آینده اجازه می‌دهد تا اثرات آبشاری، مثلاً، یک شبکه کامل از سلول‌های مغزی یا سلول‌های قلب را تعیین کنند.
آرمانی گفت: "اگر در خانه خود یک شبکه بی سیم دارید، اگر یکی از این گره ها ناپایدار شود چه اتفاقی می افتد؟" "این چگونه بر سایر گره های خانه شما تأثیر می گذارد؟" آیا آنها هنوز کار می کنند؟ هنگامی که سیستم بیولوژیکی مانند بدن انسان را درک می کنیم، می توانیم پاسخ آن را بهتر پیش بینی کنیم - یا واکنش آن را تغییر دهیم، مانند ساخت داروهای بهتر برای جلوگیری از رفتار ناخواسته.
کاپادیا، در مورد فعالیت اولیه کالین و روبرتو پادوانی در مهندسی برق و مهندسی کامپیوتر، گفت: «نکته کلیدی این است که ما می‌توانیم از آن هم برای سؤال کردن و هم برای دستکاری استفاده کنیم». و ما می توانیم هر دو کار با وضوح بسیار بالا را انجام دهیم - هم از نظر مکانی و هم زمانی.
کلید دستگاه ارگانیک جدید توانایی حذف اختلالات متقابل بود. چگونه می‌توانیم این دو مولکول بسیار متفاوت را به هم برسانیم و در مسیر دو سیگنال رادیویی کدگذاری شده با یکدیگر تداخل نداشته باشند؟ آرمانی خاطرنشان می کند که در ابتدا، "کاملاً واضح نبود که این امر حتی امکان پذیر باشد." راه حل؟ هر دو را با یک زنجیره بلند آلکیل از هم جدا کنید که بر توانایی های فوتوفیزیکی همه تأثیر نمی گذارد.
مراحل بعدی این مولکول جدید چند منظوره شامل آزمایش روی نورون ها و حتی باکتری ها است. Moh El-Naggar، دانشمند USC، قبلاً توانایی جوامع میکروبی برای انتقال الکترون ها بین سلول ها در فواصل نسبتاً طولانی را نشان داده است - با پیامدهای بزرگی برای جمع آوری سوخت زیستی.
نقل قول: محققان در حال ساخت دستگاهی مولکولی هستند که می تواند میدان های بیوالکتریک سلول ها را بدون ایجاد آسیب ثبت و تغییر دهد (2022، 11 ژانویه)، استخراج شده در 11 ژانویه 2022 از https://phys.org/news/2022-01- molecular- device-cells-bioelectric-fields.html
این برگه یا سند یا نوشته تحت پوشش قانون کپی رایت است. به جز هرگونه معامله منصفانه به منظور تحقیق یا مطالعه خصوصی، هیچ بخشی بدون اجازه کتبی قابل تکثیر نیست. محتوا فقط برای مقاصد اطلاعاتی ارائه شده است.
[ad_2]
مقالات مشابه
- نیویورک پست: غول "قتل هورنت' است که در ایالات متحده به اقامت در نهایت رسیدن به ساحل شرقی کارشناسان می گویند
- راهنما بهترین دستگاه تصفیه آب خانه
- مغلوب ساختن پیشی جستن رسما برداشت ما از سازمان بهداشت جهانی به عنوان همه گیر خوشه
- باکتری های در حال چرخش شب پرستاره ون گوگ را تقلید می کنند
- جو بایدن قصد دارد به نام معاونت ریاست جمهوری همسر در حال اجرا در هفته آینده
- Top Senate Judiciary Democrat Feinstein says she doesn't 'have the power' to block Trump's Supreme Court nominee
- آتی محرک: قیمت نفت صعود سر برای حدود 10% هفتگی افزایش خوش بینی بیش از تقاضای جهانی
- فیلتر 3M میلیون یون کولر گازی چیست؟
- شرکت صادرات و واردات کالاهای مختلف از جمله کاشی و سرامیک و ارائه دهنده خدمات ترانزیت و بارگیری دریایی و ریلی و ترخیص کالا برای کشورهای مختلف از جمله روسیه و کشورهای حوزه cis و سایر نقاط جهان - بازرگانی علی قانعی
- یک مومیایی به خوبی حفظ شده قبل از اینکاها که در یک اتاق دفن زیرزمینی پیدا شد